17
процесін, қауіпсіздік параметрлерін, үйлесімділікті, құрылғы профильдерін
қамтиды [3]. IEEE 802.15.4-2 желісінің ерекшелігі ұялы және тәжірибелік кез
келген топологияны жүзеге асыра алады.
ZigBee хаттамасының стегі ақпараттарды таратуда ашық жүйелердегі OSI
(Open System Interconnection) жеті деңгейлі иерархиялық хаттама моделімен
құралған. Стек IEEE 802.15.4 деңгей хаттамасын құрайды, ол байланыс
арнасын, желілік бағдарламалық деңгейін және қосымшаларды қолдайтын
деңгейлер, ZigBee Альянсының арнайы спецификасын анықтайды (1.1 суретті
қараңыз).
IEEE 802.15.4 архитектурасы стандартты жеңілдетуге арналған деңгей
қатарларын анықтайды. Әр деңгей стандарттың бір бөлігіне жауапты және
жоғарыда көрсетілген деңгей қызметтерін атқарады. Деңгейлер арасындағы
интерфейс берілген стандарттағы логикалық байланысты анықтайды.
1.1 Cурет – ZigBee/802.15.4 стегінің архитектурасы
IEEE Std 802.15.4 құжаты физикалық деңгейдің (PHY) спецификасын
және MAC (Medium Access Control) желілік ортаға қолжетімділік деңгейасты,
18
ол портативті құрылғыларды бөлу және максималды қолжетімділік
арақашықтығы төмен жылдамдықты сымсыз ортада POS (Personal Operating
Space) 10 м тең. Төмен жылдамдықты таратуда үлкен қашықтықтарда (< 100 м)
жұмыс істеуге болатындығы жобаланған.
1.4 Стектің физикалық деңгейі
Физикалық деңгей PHY қызметтің екі түрін ұсынады: PLME (Physical
Layer Management Entity) сервисімен әрекеттесетін, қатынау нүктесі SAP (
PLME-SAPдеген атымен әйгілі) PHY ақпараттық сервисі және басқару сервисі.
PHY ақпараттық сервисі
PPDU (Protocol Data Unit) ақпараттар
блогын хаттамалық радиоарна арқылы қабылдау мен таратуға мүмкіндік
жасайды. Стандарт келесідей жылдамдықтарды анықтайды: 250 кбит/c,
100кбит/c, 40 кбит/c және 20 кбит/c. Радиоарналар арқылы ақпараттарды тарату
және қабылдау PHY физикалық деңгейінде жүзеге асады, жиілік жұмыс
диапазонын, модуляцияның түрін, максималды жылдамдығын,арна санын
анықтайды: O-QPSK - квадратты фазалық манипуляция 2,4 ығысу
диапазонында (16 арна, 250 Кбит/с), BPSK - екілік фазалық манипуляция 915
МГц жиілігі үшін (10 арна, 40 Кбит/с) және 868 МГц (1 арна, 20 Кбит/с). PHY
деңгейі қабылдау-таратқыштың активациясымен/дезактивациясын жүзеге
асырады, жұмыс арнасына қабылданған дабылдың энергиясын детектрлейді,
арнаның физикалық жиілігін таңдайды. 802.15.4 стандарты – бұл физикалық
радио (радиоқабылдау-таратқыштың микросхемасы) , ал ZigBee –
маршрутизация мен қауіпсіздікті қамтамасыз ететін логикалық желі
бағдарламалық стек екенін білуімыз қажет [2].
Радиоқұрылғы лицензиялы емес жиіліктік диапозонда жұмыс жасайды:
− 868–868.6 МГц ( Еуропа үшін)
− 902–928 МГц (Солтүстік Америка үшін)
− 2400–2483.5 МГц (басқа мемлекеттер үшін)
Сымсыз жылдамдығы төмен дербес желiлер (WPAN) үшiн IEEE 802.15.4
стандарты MAC-ң ортасына рұқсат деңгейін және PHY-ң физикалық деңгейiн
анықтайды. PHY деңгейі радиодабылдың таратуын физикалық ортаға рұқсатты
қамтамасыз етедi: модуляцияның түрiн, жылдамдықты және басқа
параметрлерге тапсырыс беріледi, қабылдау және таратуды тiкелей жүзеге
асырады. MAC деңгейі құрылымдардың желiсiнен қосымша және
қорытындысын жүзеге асырады, мәліметтер топтамаларының жеткiзуiн
тексередi, мәлiметтердiң (есесiн қайтару) автоматты қабылдауды растауын
қамтамасыз етедi, рұқсат беру тетiктерiн тарату арнасына жүзеге асырады, 128-
биттiк AES шифрлауды және тағы басқа функцияларды қолдайды. ZigBee
ағымының спецификациясы қосымшаға желілік деңгейді, қауiпсiздiк және
рұқсат алу деңгейлерiн анықтайды және 802.15.4 стандартының базасында
шешiмдермен бiрлесiп талқылауды қолдана отырып үйлесiмдi құрылымдарды
қамтамасыз етеді. PHY деңгейiнің кілтік функциясы энергияны бақылаудан
және байланыстың сапасынан және арналарды талдаудан тұрады. Ортаға рұқсат
19
алу ISM (Industrial, Scientific and Medical) жиiлiк ауқымдары iске асады,
физикалық деңгейі 868/915 МГц жиiлiктегi екiлiк фазалық манипуляциясын
(BPSK) және 2,4 ГГц-тi жиiлiкте жылжуы бар квадраттық фазалық
манипуляциясын (O-OPSK) қолданады. Арнаға рұқсат үшін сақтап қалуы мен
бақылауы бар көптiк рұқсатының тетiгiн және (CSMA-CA) коллизияны құрту
үшін қолданылады. Негiзделген тетiк таратуды бастаудың алдында байланыс
арнасының күйiн анықтау, соқтығысуларды (бiрақ шеттетпеу) қысқартуға
айтарлықтай мүмкiндiк бередi, мәлiметтер бiр уақытта бiрнеше құрылымдармен
таратырылады. 802.15.4 стандартының CSMA-CA әдiсi тек қана коллизияны
анықтауға емес оларды жоюға мүмкiндiк береді (құрылым тарата алады немесе
мәлiметтер қабылдай алады), жартылай дуплекстi мәліметтерді таратудан
тұрады. Дабылдың тарату қашықтығы әдетте 30.....50 м-дi құрайды, дегенмен
қуат күшейткiштері, шуыл күшейткіштері және үйлесiмдi антеннасы
қашықтығы 100 м-та жылдамдықтың сапасын жоғалпайды. Өткiзу қабiлетiнің
таңдаулы жиiлiгіне тiкелей тәуелдi болады. Максимал тарату жылдамдығы 250
Кбит/с тең, (5 МГцтiң адымы бар 16 каналдары) 2, 4 ГГц аралығында жұмыс
істейді. Сәйкесiнше 868 МГц (1 арна) және 902-928 МГц жиiлiктерi үшiн
сәйкесiнше 20 Кбит/с және 40 Кбит/с тарату жылдамдығына тең (2 МГц-ң
адымында 10 арнасы бар). Бұл суреттер 1.2 суретте қарастырылған.
1.2 Сурет – 802.15.4 стандарттың қысқаша мiнездемесi
1.2 суретте көрсетілгендей, ZigBee/802.15.4-ң сымсыз құрылымдары
нарықтың көп мөлшерін 2,4 ГГц диапазонның шешiмдерi ұстап қалуға
тырысады. Бұл алдыменмен мынаған байланысты, Еуропада 868,3 МГц
